水泥混凝土道面維修和搶修過程中的問題及解決方案

李龍

（西部機場集團有限公司，西安 710076）

1 引言

我國大部分機場的跑道、滑行道及站坪都是采用水泥混凝土道面[1]。其優(yōu)點是在機輪荷載作用下整體受力，使得板塊本身的變形小，板下結(jié)構(gòu)層受板體對荷載的擴散作用，實際上產(chǎn)生的變形也很小，故通常把板下基礎看成彈性地基，把水泥混凝土看成彈性地基上的薄板。

水泥混凝土道面在溫度應力、干濕變形應力、化學收縮應力、水平荷載應力、垂直荷載應力的共同作用下，會產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。有裂縫就會有水從裂縫進入道面基礎。久而久之，引起基礎下沉、板底脫空、板塊斷裂[2]、掉邊、掉角、錯臺等病害。

各類病害將導致不同程度的危險產(chǎn)生。一是板塊斷裂，造成較大范圍的平坦下沉，道面板塊整體強度喪失，承受機輪荷載的能力降低，航空器經(jīng)過該處會產(chǎn)生“平緩性”顛簸和“點頭”現(xiàn)象，影響乘客體驗感，嚴重時可導致事故發(fā)生，平坦下沉病害如圖1 所示。二是掉邊掉角，影響道面的完整性，也易產(chǎn)生石子及水泥塊等脫落物遺留在道面，當脫落物質(zhì)被航空發(fā)動機吹襲或吸附時，將會像子彈一樣“襲擊”緊跟其后的航空器或損傷本機的發(fā)動機或蒙皮，甚至會誤傷附近的保障人員和車輛，引起地面事故。此外，具有棱角的鋒利的石子還可能劃傷輪胎，使航空器發(fā)生偏滑。三是出現(xiàn)錯臺，這不但降低了道面使用品質(zhì)，而且航空器經(jīng)過該處時，會產(chǎn)生“突發(fā)性”顛簸，影響機械強度及壽命，阻礙航空器滑跑加速的平順性。

圖1 機場道面平坦下沉

經(jīng)前文所述，道面病害維修的重要性不言而喻。道面一旦出現(xiàn)病害，就需要立即維修或搶修。常見維修項目包括：板邊板角修補、坑槽修復、裂縫處置、錯臺打磨等表面功能恢復，采用灌縫及基礎注漿等方式進行補強。當?shù)烂姘鍓K破損嚴重，整體強度喪失，沒有再維修的必要性時，就必須進行換板搶修。本文針對道面維修、換板搶修過程中存在的疑難問題，探討解決方案。

2 維修常見問題及解決方案

2.1 掉邊掉角的維修難點及解決方案

掉邊掉角通常如圖2 中的不規(guī)則形狀。

圖2 掉邊掉角的不規(guī)則形狀

2.1.1 一般維修方法及其存在的問題

一是針對掉角，若沿斜邊切開為三角形，修補的邊會形成2 個銳角，在飛機荷載作用下易形成如圖3 所示的斷裂面，從而產(chǎn)生新的“FOD（Foreign Object Debris）”。二是針對掉邊，若修補時切開為矩形，由于切割刀片為圓盤形狀，要達到邊緣修補的深度，就必須切過修補面，如圖3 所示，必會對板塊無病害位置進行切割，將對板塊產(chǎn)生新的損傷。綜上所述，常規(guī)修補方法必定難以根治道面板塊病害或者帶來新的損傷。

圖3 掉邊掉角一般維修方法產(chǎn)生的斷裂面

2.1.2 解決方案

一是在平面上，采用“切矩形，導圓角”的方法進行切割；二是在垂直方向，剔除為“上小下大”的倒楔形，再進行混凝土澆筑。如圖4 和圖5 所示。因為從受力的角度來看，圓角受力均勻，最不易出現(xiàn)邊角斷裂的情況。圓角施工，可用鉆芯取樣機完成。此外，目前水泥混凝土道面的修補大多采用快干水泥混凝土，收縮率大，易翹曲。為避免翹曲，在修補時，將修補形狀做成倒楔形，效果最佳。倒楔形可使用小型機具鑿除。

圖4 掉邊掉角平面導圓角

2.2 灌縫存在的問題及解決方案

2.2.1 灌縫存在的問題

混凝土道面的接縫，包括橫縫和縱縫，都需要填充。填充的目的有2 個：一是防止雨水流入導致基礎出現(xiàn)不均勻沉降；二是防止砂石、碎屑等雜物嵌入縫隙，從而影響道面的自由伸長和收縮?，F(xiàn)階段，水泥混凝土道面的接縫[3]填充采用如圖6所示做法，擴縫深度一般30 mm，下部采用直徑10 mm 泡沫條封堵，上部20 mm 使用硅酮密封膠填充。當硅酮類材料在溫度應力、光照、航空器尾流吹襲和道面油污的共同作用下，會產(chǎn)生老化、腐蝕疲勞等，造成彈性恢復率下降、單邊開裂或雙邊開裂，將會導致雨水等源源不斷地從開裂處流入基礎。開裂嚴重時甚至會出現(xiàn)泡沫嵌縫條會脫落遺留在道面上的情況，給飛行安全帶來隱患。

圖6 水泥混凝土道面灌縫的常規(guī)做法

2.2.2 解決方案

為防止以上現(xiàn)象的發(fā)生，降低嵌縫料更換頻次，具體做法是取消泡沫嵌縫條，直接采用硅酮膠灌縫。由此以來，雖在各種外界因素的影響下，硅酮表面有老化現(xiàn)象，但下部疲勞速度明顯減緩，甚至存在長時間未老化的現(xiàn)象，能夠確保下部硅酮具備使用功能，有效封堵雨水。

3 道面換板搶修中的問題和解決方案

道面換板搶修指的是利用夜間或白天不停航施工[4]，4～6 h內(nèi)完成板塊的破除、雜物的清理、混凝土澆筑、做面、拉毛、刻槽、灌縫[5]等工作的過程。時間緊，任務重，不但要求人、材、機等施工條件準備充分，還需制定切實可行的技術(shù)措施作為支撐，保證次日按時通航。換板搶修中存在的問題及其解決方案如下。

3.1 換板搶修中存在的問題

一是按常規(guī)做法拆除舊板，占用3 h 左右時間，在破拆過程中，易將相鄰完好的板塊拉裂。二是換板作業(yè)完成后，在新舊板塊的接縫處容易出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象。

3.2 解決方案

一是針對拆除占用大量時間的問題，可以在換板施工前一天航后，采用切縫機沿破拆板塊的四周切1 道（深度為板厚的1/2，距離縫邊20 cm）的縫隙，形成隔斷面，以防拆除應力傳遞到相鄰板塊上，在需拆除的道面上使用鉆芯取樣機鉆芯（2～3 個/m2，深度為板厚度的2/3），但芯不取出，采用木屑將芯固定牢靠，這樣一來，就解決了在換板作業(yè)時相鄰板被拉裂和破拆占用時間長的問題，如圖7 所示。二是針對錯臺問題，分析其原因有2 種可能，一種是接縫處灌縫質(zhì)量不佳，雨水從接縫進入基層，導致基礎下沉，板底脫空，表現(xiàn)為表面錯臺；第二種是板與板之間沒有傳荷能力，當機輪經(jīng)過該處時，使新建道面基礎產(chǎn)生塑性變形?；谝陨? 種可能，在換板作業(yè)時，拆除舊板，清理完雜物后，在橫縫處植傳力桿。灌縫時，不再使用嵌縫條，用硅酮膠直接灌縫，直至硅酮液面不再下降為止。

圖7 道面破拆前的切縫、鉆芯與固定

4 跑滑延長施工存在的問題及解決方案

4.1 跑滑延長施工存在的主要問題

跑滑延長施工最易出現(xiàn)問題的位置在新老道面的接縫處，主要破壞形式有2 種：一是被擠碎；二是出現(xiàn)不均勻沉降而下沉。

4.2 解決方案

針對以上問題，主要從以下4 個方面進行解決：一是在接縫處將新舊道面的基層各拆除50 cm，做鋼筋水泥混凝土基層，即做微型“枕梁”；二是在新舊道面連接處的橫向接縫植入傳力桿；三是在新舊道面連接處的側(cè)面布設脹縫板；四是在新舊板塊相接的橫縫處，采用硅酮膠灌注密實，至膠體液面不再下降為止。如圖8 所示。

圖8 新舊道面接縫處理方式

5 結(jié)語

本文從道面運維現(xiàn)場出發(fā)，針對水泥混凝土道面出現(xiàn)的掉邊掉角、沉降、錯臺、板塊斷裂等常見病害以及快速換板搶修、跑滑延長等施工過程可能遇到的困難及問題，提出了對應的解決方案，具有一定的借鑒意義。